UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T...

57
Pengaruh Pena Penghambatan K PROGRAM UNIVERSITAS INDONESIA ambahan Ekstrak Sekam Beras Hitam Korosi Logam Mild Steel dalam Laru TESIS AHMAD MAKSUM 0806422870 FAKULTAS TEKNIK M STUDI METALURGI DAN MATE DEPOK JULI 2011 m terhadap utan 1M HCl ERIAL

Transcript of UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T...

Page 1: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

Pengaruh Penambahan Ekstrak Sekam Beras Hitam terhadapPenghambatan Korosi Logam Mild Steel dalam Larutan 1M HCl

PROGRAM STUDI METALURGI DAN MATERIAL

UNIVERSITAS INDONESIA

Pengaruh Penambahan Ekstrak Sekam Beras Hitam terhadapPenghambatan Korosi Logam Mild Steel dalam Larutan 1M HCl

TESIS

AHMAD MAKSUM0806422870

FAKULTAS TEKNIKPROGRAM STUDI METALURGI DAN MATERIAL

DEPOKJULI 2011

Pengaruh Penambahan Ekstrak Sekam Beras Hitam terhadapPenghambatan Korosi Logam Mild Steel dalam Larutan 1M HCl

PROGRAM STUDI METALURGI DAN MATERIAL

Page 2: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

Pengaruh Penambahan Ekstrak Sekam Beras Hitam terhadapPenghambatan Korosi Logam Mild Steel dalam Larutan 1M HCl

Diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar

PROGRAM STUDI METALURGI DAN MATERIAL

UNIVERSITAS INDONESIA

Pengaruh Penambahan Ekstrak Sekam Beras Hitam terhadapPenghambatan Korosi Logam Mild Steel dalam Larutan 1M HCl

TESIS

Diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelarMagister Teknik

AHMAD MAKSUM0806422870

FAKULTAS TEKNIKPROGRAM STUDI METALURGI DAN MATERIAL

DEPOKJULI 2011

Pengaruh Penambahan Ekstrak Sekam Beras Hitam terhadapPenghambatan Korosi Logam Mild Steel dalam Larutan 1M HCl

Diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar

PROGRAM STUDI METALURGI DAN MATERIAL

Page 3: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

ii Universitas Indonesia

Page 4: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

iii Universitas Indonesia

Page 5: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

iv Universitas Indonesia

KATA PENGANTAR/UCAPAN TERIMAKASIH

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

berkat dan rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan tesis ini. Penulisan tesis ini

dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat unyuk mencapai gelar

Magister Teknik, Program Studi Teknik Metalurgi dan Material pada Fakultas

Teknik Universitas Indonesia. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan

bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan

tesis ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan tesis ini. Oleh karena itu,

saya mengucapkan terima kasih kepada:

(1) Prof. Dr. Ir. Johny Wahyuadi Soedarsono DEA, dan Ir. Andi Rustandi, MSc,

selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran

untuk mengarahkan saya dalam penyusunan tesis ini;

(2) Orang tua, keluarga dan teman-teman saya yang telah memberikan bantuan

dukungan material dan moral.

Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas

segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga tesis ini dapat

bermafaat bagi pengembangan ilmu.

Depok, 11 Juli 2011

Penulis

Page 6: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

v Universitas IndonesiaUniversitas Indonesia

Page 7: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

vi Universitas Indonesia

ABSTRAK

Nama : Ahmad MaksumProgram Studi : Teknik Metalurgi dan MaterialJudul : Pengaruh Penambahan Ekstrak Sekam Beras Hitam

terhadap Penghambatan Korosi Logam Mild Steel dalamLarutan 1M HCl

Saat ini, penggunaan inhibitor kimia telah dibatasi karena dapat mencemarilingkungan. Sejalan dengan kepedulian akan kesehatan lingkungan, penelitian inimempelajari efektifitas penghambatan korosi mild steel dalam larutan 1M HCloleh ekstrak sekam padi hitam. Hasil yang didapatkan dari metode weight loss danpotentiodynamic polarization menunjukkan bahwa ekstrak sekam beras hitambertindak sebagai mixed-inhibitor dalam lingkungan asam secara efektif, dimanaefek inhibisi katodiknya lebih dominan. Efisiensi penghambatan ekstrak sekamberas hitam ini meningkat dengan peningkatan konsentrasi inhibitor, danmencapai nilai efisiensi optimumnya 91% dengan penambahan 2000ppm ekstrakpada hari ke enam.

Kata kunci : Sekam Padi Beras Hitam, Inhibitor Korosi, Mild Steel, 1M HCl

Page 8: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

vii Universitas Indonesia

ABSTRACT

Name : Ahmad MaksumStudy Program : Material and Metallurgy DepartmentTitle : Inhibition Effect of Black Rice Husk Extract on Corrosion of

Mild Steel in 1M HCl Solution

Currently, the use of chemical inhibitors has been limited because it can pollutethe environment. In line with the concern for environmental health, this researchstudied the effectiveness of corrosion inhibition of mild steel in 1M HCl solutionby extracts of black rice husk. Results obtained from the method of weight lossand potentiodynamic polarization shown that extracts of black rice husks act asmixed-inhibitor effectively in an acidic environment, where the cathodic inhibitioneffect is more dominant. Inhibition efficiency of black rice bran extracts wasincreased with increasing concentrations of inhibitors, and achieve optimumefficiency value of 91% with the addition of 2000ppm extract on day six.

Key words: Black Rice Husk, Corrosion inhibitors, Mild Steel, 1M HCl.

Page 9: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

viii Universitas Indonesia

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL …………………………………………………………. iHALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ………………….…………. iiHALAMAN PENGESAHAN ……………………………………….………... iiiKATA PENGANTAR ……………………………………………………....... ivHALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ……………… vABSTRAK …………………………………………………………….……… viABSTRACT …………………………………………………………...……… viiDAFTAR ISI …………………………………………………………...……...viiiDAFTAR GAMBAR …………………………………………………….…… ixDAFTAR TABEL ……………………………………………………......…… xDAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………..… xiBAB I PENDAHULUAN ……………………………………………………. 1

1.1 Latar Belakang …...……………...……………………………..… 11.2 Perumusan Masalah …….…………………………………….….. 31.3 Tujuan Penelitian ………………………………………………… 41.4 Hipotesis ..……………………………………………………..…. 41.5 Ruang Lingkup …………………………………………………… 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA …………………………………………… 62.1 Korosi …………………………………………………………...... 62.2 Corrosion Inhibitor ….………………………………………........102.3 Beras Hitam (Oryza Sativa) ………………………………….….... 16

BAB III METODE PENELITIAN………………………………………...…183.1 Persiapan sampel ……………………………………………..…...193.2 Prosedur Pengujian …………………………………………..…... 22

BAB IV HASIL PENELITIAN …………………………………………….. 254.1 Data Uji Perendaman ( Immersion Test) ………………………… 254.3 Data Uji Polarisasi ……………………………………………..… 284.4 Data Uji Absorbansi Ekstrak Sekam Beras Hitam …..…………….29

BAB V PEMBAHASAN ……………………………………………….…….315.1 Korosifitas Lingkungan ………………………………...…...…… 315.2 Pengaruh Konsentrasi Sekam dan Waktu Perendaman

terhadap Laju Korosi ………………………………………………325.3 Pengaruh Konsentrasi Sekam dan Waktu Perendaman

terhadap Efisiensi Inhibisi …………………………………………335.4 Langmuir Adsorption Isotherm……………………………....…….355.5 Ekstrapolasi Tafel ………………………………………………… 37

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………….. 406.1 Kesimpulan ……………………….………………………....……. 406.2 Saran ……………………………………………………………… 40

DAFTAR REFERENSI …………………………………………………….. 41

Page 10: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

ix Universitas Indonesia

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Struktur Dasar Anthocyanin .………………...……………............ 3

Gambar 2.1. Diagram skematik sel elektrokimia besi ………………..………… 6

Gambar 2.2. Diagram Pourbaix besi (Fe) …………………………………...….. 8

Gambar 2.3. Contoh ilustrasi mekanisme penghambatan korosiDengan polyphosfate …………………..……………………..…. 14

Gambar 2.4. Struktur biji padi …………………………………………………..16

Gambar 3.1. Diagram alir Penelitian ………………………………..………….18

Gambar 3.2. Sketsa sampel weight loss ……………………………..…….…… 20

Gambar 3.3. Skematik uji polarisasi ……………………………………...……. 24

Gambar 4.1. Foto uji perendaman ………………………………………………25

Gambar 4.2. Perbandingan visual dari sampel yang telah direndam dalam1M HCl dengan variasi konsentrasi ekstrak sekam ……….…. 25

Gambar 4.3. Kurva Polarisasi pada larutan 1M HCl tanpa inhibitor ……… 28

Gambar 4.4. Kurva Polarisasi pada larutan 1M HCl dengan inhibitor 2000 ppm 28

Gambar 4.5. Hasil Uji Absorbansi ekstrak sekam beras hitamdengan menggunakan UV-Vis Spektrofotometer …………….…. 25

Gambar 5.1. Diagram Pourbaix Fe dengan dan tanpa ekstrak sekam …………. 31

Gambar 5.2. Pengaruh Konsentrasi ekstrak sekam dan Waktu perendamanterhadap Laju korosi …………………………………………….. 33

Gambar 5.3. Grafik Pengaruh Konsentrasi ekstrak sekam dan Waktu perendamanterhadap Laju korosi …………………………………………….. 34

Gambar 5.4. Grafik Langmuir isotherm pada hari ke enam perendaman mild steeldalam larutan 1M HCl ……….………………………………….. 35

Gambar 5.5. Kurva Polarisasi logam mild steel pada larutan 1M HCldengan dan tanpa penambahan ekstrak sekam ….……………….. 37

Page 11: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

x Universitas Indonesia

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Komposisi campuran ekstrak sekam beras hitam dan 1M HCl …… 21

Tabel 4.1. Berat Kupon-kupon Mild Steel dalam 1M HCl tanpa inhibitor ……26

Tabel 4.2 Berat Kupon-kupon Mild Steel dalam 1M HCldengan 500 ppm ekstrak sekam …………………………………… 26

Tabel 4.3. Data Kehilangan Berat Mild Steel dalam 1M HCl dengan1000 ppm ekstrak sekam …………………………………...………27

Tabel 4.4. Data Kehilangan Berat Mild Steel dalam 1M HCl dengan2000 ppm ekstrak sekam ………………………………...…………27

Tabel 4.5. Parameter polarisasi ……………………………………...…………29

Tabel 5.1. Pengaruh konsentrasi ekstrak sekam dan waktu perendamanterhadap Laju Korosi Mild Steel dalam 1M HCl …………………..32

Tabel 5.2. Pengaruh konsentrasi ekstrak sekam dan waktu perendamanterhadap Efisiensi Inhibisi Korosi Mild Steel dalam 1M HC …...…33

Page 12: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

xi Universitas Indonesia

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 Relationship among some of the units commonly used forcorrosion rates

LAMPIRAN 2 Approximate pH Values at 25°C

Page 13: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Padi telah menjadi bagian dari kehidupan masyarakat Indonesia sehingga

tidak dapat dipungkiri bahwa komoditas ini telah turut mempengaruhi tatanan

politik dan stabilitas nasional. Selain sebagai makanan pokok lebih dari 95%

penduduk, padi juga telah menjadi sumber mata pencaharian sebagian besar petani

di pedesaan. Dewasa ini usahatani padi mampu menyediakan lapangan kerja bagi

sekitar 20 juta rumah tangga petani. Akan tetapi, usahatani padi yang telah

terlanjur terbelenggu dalam pertanian subsisten belum mampu memberikan nilai

tambah yang layak bagi keluarga petani, meskipun secara keseluruhan produksi

padi telah memberikan kontribusi lebih dari Rp 120 triliun bagi perekonomian

nasional[1].

Sebagai bahan pangan utama penduduk, padi merupakan sumber ekonomi

yang penting di Indonesia. Karena besar kecilnya kontribusi usahatani padi

terhadap pendapatan rumah tangga petani ditentukan oleh luas penguasaan lahan,

maka kebijakan di bidang usahatani padi akan lebih banyak dinikmati oleh petani

dengan skala usaha yang luas. Padahal, sebagian besar petani di Indonesia adalah

petani-petani skala kecil yang hanya mempunyai lahan kurang dari satu hektar.

Untuk mengantisipasi masalah tersebut di atas, sektor pertanian harus

dibangun secara terpadu mulai dari aspek pengembangan teknologi pertanian,

pengolahan dan pemasaran hasil dan produk olahannya, serta peningkatan nilai

tambah produk sampingnya.

Di sisi lain, kerugian yang diakibatkan oleh korosi ternyata jauh lebih besar

bila dibandingkan dengan kerugian yang diakibatkan oleh bencana alam. Sebagai

misal, total kerugian akibat korosi di negara Amerika adalah sebesar USD 276

milyar per tahun atau sekitar 3.1 % dari Pendapatan Kotor Nasionalnya[2]. Oleh

karena itu, berbagai usaha pun dilakukan untuk mencegah atau mengurangi

kerugian yang diakibatkan korosi tersebut, diantaranya adalah dengan

menggunakan inhibitor. Inhibitor telah digunakan secara luas dalam berbagai

Page 14: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

2

Universitas Indonesia

sistem di industri seperti cooling systems, refinery units, chemicals, oil and gas

production units, boiler dan sebagainya.

Sejalan dengan kepedulian dunia akan pentingnya menjaga kesehatan dan

kelestarian lingkungan, maka penelitian – penelitian tentang inhibitor yang ramah

lingkungan pun semakin berkembang. Pada tahun 2004, penambahan juice of

citrus paradisi[3] menunjukkan hasil yang menggembirakan dalam menghambat

korosi logam mild steel di media HCl. Adapun tingkat efisiensi penghambatannya

cenderung meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi inhibitor dan

cenderung turun dengan peningkatan temperatur. Mekanisme penghambatan

korosi yang terjadi diduga akibat adsorpsi komponen-komponen juice tersebut ke

permukaan logam mild steel.

Efisiensi penghambatan korosi yang baik ini juga ditunjukkan oleh sintesa

guanidine baru yang disebut N-(5,6-diphenyl-4,5-dihydro-[1,2,4]triazin-3-yl)-

guanidine (NTG) dalam lingkungan asam, dimana inhibition efficiency-nya

mencapai 99% dalam 1M HCl dan 96% dalam 0.5M H2SO4[4].

Perilaku penghambatan carmine dan fast green dyes[5] pada korosi logam

mild steel dalam 0.5 M HCl pun diteliti dengan menggunakan metode mass loss,

polarization dan electrochemical impedance (EIS). Dan hasil penelitiannya

menunjukkan bahwa nilai efisiensi penghambatannya meningkat dengan

peningkatan konsentrasi inhibitor. Nilai inhibition efficiency ( IE ) dari fast green

(%η - 98) ternyata lebih tinggi dari carmine (%η - 92), dan mencapai maksimum

dengan konsentrasi inhibitor 1 × 10-3 M solution. Kedua inhibitor berperan

sebagai mixed inhibitor dengan efek katodik yang lebih dominan. Pada tahun itu

juga, efek sinergis antara ekstrak beet root dengan Zn2+ dalam mengontrol korosi

carbon steel dalam air sumur, terbukti efektif dalam mengurangi laju korosi,

dimana inhibition efficiency (IE) dari campuran 4 mL BR extract dan 50 ppm Zn2+

mencapai 98%[6].

Page 15: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

3

Universitas Indonesia

Dengan menggunakan metode gravimetric, gasometric, dan thermometric,

Ethanol Extract dari Piper guinensis[7] telah terbukti dapat menghambat korosi

logam Mild Steel, dimana terdapat variasi nilai Inhibition Efficiency (IE) - nya

yang disebabkan oleh perbedaan konsentrasi ekstrak Piper Guinensis, temperatur,

dan lama pencelupan.

Efek penghambatan tanaman obat lain seperti ekstrak Areca catechu[8],

ekstrak Musa species[9], dan karanj[10], juga telah diteliti, dan menunjukkan

hasil yang sama yaitu adanya pengaruh konsentrasi, interval waktu, dan range

temperaturnya terhadap nilai Inhibition Efficiency atau Efektifitas

Penghambatannya.

Dari sekian banyak penelitian tentang sekam padi, ternyata belum ada

penelitian yang mengeksplore manfaat sekam padi sebagai inhibitor korosi ini.

Padahal, beras hitam Indonesia mengandung antosianin[11,12] yang tinggi,

bahkan terbesar kedua setelah beras hitam Taiwan[13]. Di samping itu,

kandungan antosianin (Cyanidin 3-Glucoside and Peonidin 3-Glucoside) yang

tinggi pada beras hitam tersebut juga terbukti dapat berfungsi efektif sebagai

antioksidan[14-18]. Dengan kandungan antosianinnya tersebut, ekstrak sekam

beras hitam (oryza sativa) diharapkan dapat digunakan juga sebagai inhibitor

korosi. Untuk itu, penelitian lebih lanjut mengenai hal ini perlu dilakukan.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka penelitian ini ditujukan

untuk menjawab permasalahan sebagai berikut :

1. Apakah sekam beras hitam dapat digunakan sebagai inhibitor korosi

logam mild steel dalam lingkungan 1M HCl ?

2. Seberapa efisienkah efek penghambambatan korosi yang terjadi pada

logam mild steel dalam media 1M HCl dengan penambahan konsentrasi

ekstrak sekam beras hitam ?

Page 16: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

4

Universitas Indonesia

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Dari penelitian kali ini dimaksudkan untuk mempelajari mekanisme dan

efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor korosi logam

mild steel dalam larutan 1M HCl dengan tujuan :

1. Mengetahui laju korosi mild steel dalam larutan 1M HCl dengan dan

tanpa penambahan ekstrak sekam beras hitam,

2. Mengetahui efisiensi ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

korosi mild steel dalam larutan 1M HCl, dan

3. Mengetahui mekanisme inhibisi dari ekstrak sekam beras hitam

tersebut.

1.4 HIPOTESIS

Acid corrosion adalah korosi material pada lingkungan asam, sebagian

besar material logam akan terkorosi pada lingkungan yang asam. Carbon steel

sebagai salah satu material teknik sangat rentan terhadap acid corrosion. Besi

sebagai komponen utama bereaksi dengan ion–ion hidrogen membentuk ion – ion

besi disertai pembentukan gas H2 dengan mekanisme reaksi seperti berikut :

Fe + 2H+ Fe2+ + H2 (1.1)

Selama proses reaksi ini, ion–ion besi terlarut ke dalam larutan dan

mengakibatkan berat besi berkurang (weight loss). Semakin cepat ion-ion besi

terlarut, semakin cepat pula laju korosi dari besi tersebut.

Corrosion inhibitor dari senyawa organik umumnya bekerja dengan

mekanisme adsorpsi dari molekul dan ion pada permukaan logam. Inhibitor

Inhibitor organic ini biasanya akan membentuk hydrophobic film (lapisan tipis

yang bersifat hidrofobik) pada permukaan logam yang akan melindungi logam

dari agresifitas lingkungannya[19,20].

Berdasarkan penelitian sebelumnya, beras hitam mengandung senyawa

anthocyanin terutama cyanidin 3-glucoside[21]. Adapun struktur dasar senyawa

anthocyanin bisa digambarkan sebagai berikut:

Page 17: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

5

Universitas Indonesia

Gambar 1.1. Struktur dasar Anthocyanin.

Heteroatom O dari antosianin ini diharapkan memungkinkan terjadinya adsorpsi

yang menjadi ciri umum corrosion inhibitor dari senyawa organik.

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Untuk mencapai tujuan diatas maka penelitian kali dilakukan pada larutan

HCl dengan bahan uji mild steel dan dibatasi pada:

1. Tekanan operasi selama percobaan dianggap konstan pada tekanan

atmosferik (1 atm),

2. Temperatur percobaan dianggap konstan pada temperature ruang,

3. Konsentrasi HCl 1 Molar,

4. Konsentrasi ekstrak sekam beras hitam bervariasi dari 0, 500, 1000,

dan 2000 ppm,

5. Variabel waktu perendaman adalah 2, 4, 6, 8, 10, 12, dan 14 hari,

6. Laju korosi diukur berdasarkan weight loss pada kupon, dan

7. Mekanisme inhibisi diamati dengan polarisasi.

Page 18: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

6 Universitas Indonesia

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 KOROSI

2.1.1 Definisi Korosi[20]

Korosi dapat didefinisikan sebagai degradasi material atau sifatnya oleh

reaksi elektrokimia ketika berinteraksi dengan lingkungannya. Agar korosi dapat

terjadi, ada tiga elemen dasar yang harus terpenuhi:

- Elektrolit, yaitu larutan yang dapat menghantarkan arus listrik

- Anoda, yaitu material/logam mengalami oksidasi (logam yang terkorosi)

- Katoda, bagian logam mengalami reduksi (logam yang tidak terkorosi)

Gambar 2.1. Diagram skematik sel elektrokimia besi[20].

2.1.2 Reaksi Anodik[20]

Anoda adalah sisi logam yang terkorosi dimana desolusi logam

berlangsung. Logam terdesolusi dan memindahkan ion logam ke dalam larutan.

Atom bermuatan positif terlepas dari permukaan dan masuk ke dalam elektrolit

sebagai ion. Elektron sebagai arus listrik mengalir ke katoda yang akan

mengkonsumsi elektron. Proses ini dikenal sebagai proses oksidasi.

Page 19: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

7

Universitas Indonesia

Reaksi anodik pada logam secara umum dapat dituliskan sebagai berikut :

MM n+ + ne - (2.1)

Sebagai contoh logam besi (Fe), reaksi anodik akan berlangsung seperti :

Fe Fe 2+ + 2e – (2.2)

2.1.3 Reaksi Katodik[20]

Reaksi katodik adalah reaksi yang mengkonsumsi elektron sehingga

disebut juga sebagai proses reduksi. Sebagai contoh, ion H+ yang terdapat pada

elektrolit asam akan membentuk gas hidrogen.

Bentuk reaksi katodik yang mungkin terjadi pada korosi sebagai berikut :

a. Evolusi hidrogen pada lingkungan asam

2H + + 2e - H2 (gas) (2.3)

b. Reduksi oksigen pada lingkungan asam

2H2O + 4e - H2 (gas) + 2OH – (2.4)

c. Reduksi oksigen pada lingkungan netral dan alkalin

O2 + 2H2O + 4e - 4OH – (2.5)

d. Reduksi ion logam

Fe 3+ + 2e - Fe 2+ (2.6)

2.1.4 Diagram Pourbaix[20]

Diagram potensial/pH atau sering disebut sebagai diagram Pourbaix bisa

dianggap sebagi peta yang menunjukkan kondisi potensial (oxidizing power) dan

pH (keasaman ataupun kebasaan) untuk berbagai kemungkinan fase stabil dalam

sistem elektrokimia. Garis batas diagram membagi area kestabilan untuk fase

yang berbeda yang diturunkan dari persamaan Nerst. Diagram Pourbaix dapat

digunakan untuk memperkirakan apakah logam akan berada dalam kondisi

terkorosi, imun ataukah dalam kondisi pasif. Namun, prediksi tentang laju korosi

tidak dapat dilakukan dengan diagram Pourbaix ini.

Page 20: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

8

Universitas Indonesia

Diagram Pourbaix logam besi (Fe) dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 2.2. Diagram Pourbaix besi (Fe)[20].

2.1.5 Bentuk-Bentuk Korosi[20]

Perbedaan bentuk-bentuk korosi ini menunjukkan fenomena korosi yang

terjadi berdasarkan penampakan luarnya.

a. Korosi Seragam (Uniform Corrosion)

Korosi seragam merupakan bentuk korosi yang paling umum. Korosi

seragam dicirikan dengan reaksi kimia atau elektrokimia yang berlangsung

seragam pada seluruh permukaan yang terpapar. Logam menjadi menipis dan

pada saatnya akan mengalami kegagalan. Korosi seragam dapat dicegah dengan

cara pemilihan material yang baik, coating, inhibitor dan proteksi katodik.

b. Korosi Galvanik (Galvanic Corrosion)

Perbedaan potensial biasanya terjadi antara dua logam berbeda ketika

berada pada lingkungan korosif atau konduktif. Jika logam-logam ini diletakkan

bersentuhan atau terhubung secara elektrik, perbedaan potensial menghasilkan

Page 21: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

9

Universitas Indonesia

aliran elektron. Korosi pada material yang lebih kecil ketahanan korosinya akan

meningkat, sementara korosi pada material yang lebih tahan akan berkurang jika

dibandingkan dengan masing-masing logam jika keduanya tidak terhubung.

Material yang lebih rendah ketahanan korosinya menjadi anoda dan material yang

lebih besar ketahanan korosinya menjadi katoda. Umumnya logam katodik hanya

sedikit terkorosi atau bahkan tidak terkorosi.

c. Korosi Celah (Crevice Corrosion)

Korosi celah merupakan korosi lokal yang terjadi pada celah dan area

penutup lainnya pada permukaan logam yang terpapar pada media korosif. Bentuk

korosi ini biasanya diikuti dengan sejumlah kecil larutan yang diam yang

disebabkan oleh lubang, permukaan gasket, sambungan lap joint, permukaan

deposit serta celah antara baut dan kepala rivet. Sehingga bentuk korosi ini disebut

dengan korosi celah.

d. Korosi Sumur (Pitting)

Pitting adalah bentuk korosi local ekstrim yang menghasilkan lubang pada

logam. Lubang pit bisa berdiameter besar atau kecil namun umumnya lubangnya

relatif kecil. Pitting bisa menyendiri atau saling berdekatan sehingga kelihatan

seperti permukaan kasar. Umumnya pitting digambarkan sebagai rongga atau

lubang dengan diameter lubang kira-kira lebih kecil dan atau sama dengan

kedalamannya. Pitting merupakan salah satu bentuk korosi merusak karena susah

untuk dideteksi, bentuk korosi lokal dan sering menyebabkan kegagalan yang

katastropik. Contoh kasus kegagalan pitting adalah pitting yang disebabkan oleh

klorida dan kandungan ion Cl.

e. Korosi Batas Butir (Intergranular Corrosion)

Intergranular corrosion merupakan bentuk korosi local yang terjadi pada

dan atau dekat dengan batas butir dengan relatif sedikit korosi pada butir sehingga

paduan logam rusak atau kehilangan kekuatannya. Korosi batas butir dapat

disebabkan oleh impuritas pada batas butir, pengayaan salah satu unsure paduan

dan kehilangan salah satu unsur paduan pada daerah batas butir. Contoh kasus

adalah fenomena sensitisasi pada baja tahan karat dimana terjadi penipisan unsur

Cr pada area batas butir sehingga rawan terjadi intergranular corrosion.

Page 22: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

10

Universitas Indonesia

f. Selective Leaching

Selective leaching merupakan penghilangan salah satu unsur dari paduan

solid oleh proses korosi. Contoh kasus yang paling umum adalah penghilangan

selektif dari seng (Zn) dalam paduan kuningan yang disebut dengan

dezincification.

g. Korosi Erosi (Erosion-Corrosion)

Erosion-corrosion merupakan percepatan atau peningkatan laju deteriorasi

atau serangan logam oleh pergerakan relatif antara fluida korosif dan permukaan

logam. Umumnya melibatkan pergerakan yang cepat dan efek keausan atau

abrasi. Logam hilang dari permukaansibagai ion terlarut atau membentuk produk

korosi solid yang secara mekanis menyapu permukaan logam. Korosi erosi

dicirikan dengan ditemukannya alur (groove), bentuk selokan, bentuk gelombang,

lubang melingkar dan lembah yang menunjukkan pola arah.

h. Stress Corrosion Cracking (SSC)

SSC mengacu kepada terjadinya cracking yang disebabkan oleh

keberadaan yang simultan antara logam yang rawan, tegangan tarik dan media

tertentu yang korosif. Morfologi retakan dapat terjadi dengan menyusuri batas

butir (intergranular) ataupun membelah batas butir (transgranular). Tidak semua

kombinasi logam-lingkungan rawan terjadi SSC. Sebagai contoh, stainless steel

rawan terjadi retakan pada lingkungan klorida tapi tidak pada lingkungan amonia

sedangkan kuningan rawan retak pada lingkungan amonia tapi tidak pada

lingkungan klorida. Stainless steel tidak rawan terjadi retakan pada asam sulfat,

asam nitrat dan asam asetat tapi rawan terhadap klorida dan kaustik.

2.2 CORROSION INHIBITOR[20]

Salah satu cara untuk mengontrol dan mencegah korosi adalah dengan

corrosion inhibitor, dimana dengan penambahan zat kimia tertentu dalam jumlah

yang sedikit ke dalam lingkungan dapat mengurangi agresifitas lingkungan atau

menurunkan laju korosi. Inhibitor bekerja dengan penyerapan ion atau molekul ke

dalam permukaan logam. Mereka mengurangi laju korosi dengan menaikkan atau

menurunkan reaksi anodik dan atau katodik, mengurangi laju difusi reaktan ke

dalam permukaan logam atau mengurangi tahanan listrik dari permukaan logam.

Page 23: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

11

Universitas Indonesia

2.2.1 Tipe Inhibitor

a. Volatile Inhibitor

Disebut juga dengan vapour phase inhibitor. Proses korosi juga bisa

terjadi pada lingkungan uap, sehingga inhibitor berfase uap juga diperlukan.

Ketika molekul inhibitor dalam uap bertemu dengan permukaan logam, adsorpsi

inhibitor akan terjadi sehingga terbentuk lapisan pelindung. Sebagai contoh adalah

inhibitor dari gugus amin dan nitrit.

b. Inhibitor Anodik (Pasifasi)

Inhibitor pasifasi merupakan tipe inhibitor anodik yang menyebabkan

pergesaran kurva anodik dari kurva polarisasi. Jenis ini mempunyai kemampuan

untuk mempasifasi permukaan logam. Kemampuan mempasifasi logam dalam

media tanpa oksigen disebut dengan oxidizing anion, misalkan kromat, nitrit dan

nitrat. Non oxidizing anion seperti pospat,tungstate dan molibdat memerlukan

oksigen untuk mempasifasi.

Jenis inhibitor ini banyak digunakan dan mempunyai efisiensi yang tinggi.

Namun, konsentrasi inhibitor harus selalu dijaga di atas konsentrasi minimum.

Jika konsentrasi berada di bawah konsentrasi minimum, logam dapat mengalami

korosi lokal seperti halnya pitting.

c. Inhibitor Presipitat

Inhibitor jenis ini umumnya mampu membentuk lapisan film seperti

halnya silikat dan fosfat. Inhibitor ini efektif membatasi reaksi anodik dan

katodik. Mereka membentuk endapan pada permukaan logam dan membentuk

protective barrier. Efisiensi inhibitor ini tergantung kepada nilai pH dan indeks

saturasi.

d. Inhibitor Katodik

Inhibitor katodik mengurangi laju reaksi katodik seperti reduksi oksigen

pada lingkungan netral ataupun evolusi hidrogen pada lingkungan asam.

Mekanisme inhibisi inhibitor katodik melalui cara sebagai berikut :

- Racun katodik dimana proses reduksi katodik ditekan misalnya dengan

menghalangi penggabungan hidrogen. Namun hal ini meningkatkan resiko

Page 24: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

12

Universitas Indonesia

terjadinya hydrogen induced cracking (HIC). Contoh inhibitor katodik adalah

arsenic dan antimony.

- Endapan katodik, misalnya kalsium dan magnesium yang dapat

mengendapkan oksida membentuk protective layer yang berfungsi sebagai

barrier pada permukaan logam.

- Oxygen Scavenger, misalnya hidrazin dan sulfit yang dapat mengurangi

kandungan oksigen dalam sistem untuk mengurangi laju korosi.

e. Inhibitor Organik

Inhibitor ini umumnya merupakan inhibitor film forming yang dapat

membentuk lapisan hidrofobik pada permukaan logam untuk mencegah pelarutan

logam. Efisiensi inhibitor tergantung pada komposisi kimia dan struktur molekul

dalam hubungannya dengan afinitas terhadap logam. Contoh inhibitor organik

adalah sulfonat, fosfonat dan inhibitor dari gugus amin.

f. Inhibitor Inorganik

Inhibitor jenis ini mengurangi laju korosi anion negatif yang dibawanya.

Yang lazim digunakan adalah inhibitor garam kristalin seperti sodium kromat dan

molibdat.

g. Inhibitor Campuran

Dalam prakteknya, inhibitor jarang digunakan sebagai senyawa tunggal.

Formulasi inhibitor dapat melalui pencampuran dua atau lebih inhibitor yang

mempunyai karakteristik yang berbeda.

2.2.2 Green Inhibitor

Seiring dengan menguatnya permasalahan lingkungan, penelitian banyak

ditujukan kepada aplikasi inhibitor yang ramah lingkungan. Inhibitor yang bersifat

racun mulai ditinggalkan. Inhibitor berbasis nitrit mempunyai daya inhibisi yang

baik namun penggunaannya berangsur-angsur berkurang karena sifatnya yang

beracun. Nitrit mempunyai kecenderungan untuk meracuni hemoglobin jika

terserap ke dalam aliran darah. Demikian juga dengan inhibitor berbasis kromat

yang mulai ditinggalkan. Inhibitor berbasis kromat sangat stabil pada berbagai

sistem namun bersifat racun dan karsinogen[22].

Page 25: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

13

Universitas Indonesia

Banyak corrosion inhibitor alternatif dikembangkan untuk mengurangi

pengaruh buruk terhadap manusia, hewan dan lingkungan pada umumnya.

Penggunaan inhibitor yang ramah lingkungan bervariasi dari penggunaan logam

jarang seperti lanthanum dan cerium sampai kepada senyawa organik seperti

amin. Lebih jauh lagi, pemanfaatan green inhibitor dari bahan herbal marak

dikembangkan[19].

Corrosion inhibitor dari senyawa organik umumnya bekerja dengan

mekanisme absorpsi dari molekul dan ion pada permukaan logam. Adsorpsi dapat

melalui cara sebagai berikut[20]:

- Physisorpsi karena gaya elektrostatik antara ion yang menghibisi atau dipole

dan muatan listrik dari permukaan logam

- Chemisorpsi karena interaksi pasangan electron yang tidak berpasangan

dengan logam untuk membentuk ikatan. Hal ini berlangsung ketika ada

heteroatom seperti P, S, N dan O ada dengan pasangan electron sendiri dan

atau cincin aromatic dalam molekul adsorpsi

- Kombinasi dari keduanya

Berdasarkan definisinya, corrosion inhibitor adalah senyawa kimia yang

ketika ditambahkan dalam jumlah sedikit kedalam lingkungan korosif mampu

menurunkan laju korosi[20], sehingga efektivitas corrosion inhibitor dapat diukur

bersasarkan kemampuanya menurunkan laju korosi melalui persamaan:

EI (%) = 100 x (CRuninhibited – Crinhibited)/CRuninhibited (2.7)

Dimana CRuninhibited : laju korosi tanpa inhibitor

CRinhibited : laju korosi dengan inhibitor

Mekanisme adsorbsi organic corrosion inhibitor pada permukaan logam

diawali dengan penggeseran molekul – molekul air yang teradsorpsi pada

permukaan logam oleh molekul – molekul inhibitor. Hal ini disebabkan karena

tegangan permukaan air lebih tinggi bila dibandingkan dengan tegangan

permukaan inhibitor, sehingga mengakibatkan daya tarik permukaan metal

terhadap inhibitor pun menjadi lebih tinggi bila dibandingkan terhadap air. Proses

yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut :

Inh(sol) + xH2O(ads) Inh(ads) + xH2O(sol) (2.8)

Page 26: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

14

Universitas Indonesia

Selanjutnya inhibitor berikatan dengan ion – ion Fe2+ yang terbentuk pada

permukaan metal membentuk senyawa komplek logam-inhibitor.

Fe Fe2+ (2.9)

Fe2+ + Inh(ads) [Fe-Hinh](ads)2+ (2.10)

Senyawa komplek inilah yang diharapkan mampu menahan dan membatasi

interaksi langsung dari logam dengan larutan korosi sehingga performa inhibisi

sangat dipengaruhi oleh pembentukan dan stabilitas lapisan senyawa komplek ini.

Gambar 2.3. Contoh ilustrasi mekanisme penghambatan korosi denganpolyphosfate[23].

2.2.3 Adsorpsi

Penyerapan suatu zat oleh zat lain disebut sorpsi. Ada dua jenis sorpsi,

yaitu absorpsi dan adsorpsi. Pada adsorpsi, zat yang diserap hanya terdapat pada

bagian permukaan zat penyerap, sedangkan pada absorpsi, zat atau ion yang

diserap masuk ke bagian dalam zat penyerap. Adsorpsi semata-mata hanya suatu

efek permukaan, sedangkan dalam absorpsi, zat cair dan gas yang diabsorpsi

menembus kedalam ruang - ruang kapiler dari zat pengabsorpsi.

Ada dua jenis komponen yang terlibat dalam adsorpsi, yaitu zat terserap

(adsorbat) dan zat penyerap (adsorben). Molekul-molekul teradsorpsi pada

Page 27: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

15

Universitas Indonesia

permukaan adsorben terjadi melalui dua cara, yaitu secara fisik (fisiosorpsi) dan

adsorpsi secara kimia (chemisorpsi).

Fisiosorpsi disebut juga adsorpsi fisik. Pada fisiosorpsi, gaya-gaya yang

bekerja antara adsorbat dan adsorben adalah gaya Van der Waals. Suatu zat yang

diadsorpsi secara fisik (fisiosorpsi) bisa didesorpsi dari zat padat dengan

menaikkan temperatur dan mengurangi tekanan. Molekul terikat dengan ikatan

yang lemah dan energi yang dilepaskan pada fisiosorpsi relatif rendah sekitar 20

kJ/mol.

Pada kemisorpsi, partikel-partikel yang teradsorpsi melekat pada

permukaan adsorben (adsorbat menempel dengan adsorben) melalui ikatan kimia

yang bersifat ireversible, biasanya ikatan yang terjadi adalah ikatan kovalen

koordinasi sehingga ikatan yang dimiliki sangat kuat. Kemisorpsi terjadi diawali

dengan adsorpsi fisik, yaitu partikel-partikel adsorbat mendekati permukaan

adsorben melalui gaya Van der Waals atau melalui ikatan hidrogen.

2.2.4 Isoterm Adsorpsi

Ada beberapa tipe isoterm adsorpsi yang dapat dijadikan referensi dalam

mempelajari mekanisme adsorpsi inhibitor korosi, diantaranya adalah isoterm

adsorpsi Langmuir dan Temkin. Isoterm adsorpsi Langmuir merupakan model

adsorpsi paling sederhana, dengan asumsi bahwa tidak ada interaksi antara

molekul adsorbat, lapisan yang terbentuk berupa monolayer, maksimum fraksi

penutupan; θ= 1 (saat permukaan adsorben jenuh dengan adsorbat), permukaan

adsorbat homogen sehingga setiap area permukaan memiliki energi ikatan yang

sama, dan molekul yang teradsorpsi terlokalisasi atau tidak bergerak pada

permukaan. Isoterm Langmuir diekspresikan dalam persamaan :

1KC

(2.11)

Dimana θ adalah fraksi permukaan yang tertutupi oleh inhibitor dengan

konsentrasi C.

Jika nilai ΔGads negatif atau harga K semakin besar maka energi adsorpsi

makin tinggi. Hasil tersebut menyatakan bahwa kespontanan proses adsorpsi dan

stabilitas pada lapisan yang teradsorpsi pada permukaan adsorben.

Page 28: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

16

Universitas Indonesia

2.3 BERAS HITAM (ORYZA SATIVA)

Padi adalah salah satu tanaman budidaya terpenting dalam peradaban.

Produksi padi dunia menempati urutan ketiga dari semua serealia, setelah jagung

dan gandum. Namun demikian, padi merupakan sumber karbohidrat utama bagi

mayoritas penduduk dunia.

Kata "beras" mengacu pada bagian bulir padi (gabah) yang telah

dipisahkan dari sekamnya. Pada salah satu tahap pemrosesan hasil panen padi,

gabah ditumbuk dengan lesung atau digiling sehingga sekam (bagian luar dari

gabah) terlepas dari isinya.

Gambar 2.4. Struktur biji padi.

Bagian isi, yang berwarna putih, kemerahan, ungu, atau bahkan hitam,

inilah yang disebut beras. Beras sendiri secara biologi adalah bagian biji padi yang

terdiri dari aleuron (lapis terluar yang sering kali ikut terbuang dalam proses

pemisahan kulit), endospermia (tempat sebagian besar pati dan protein beras

berada), dan embrio (yang merupakan calon tanaman baru dan dalam bahasa

sehari-hari disebut sebagai mata beras).

Sebagaimana bulir serealia lain, bagian terbesar dari beras didominasi oleh

pati (sekitar 80-85%). Di samping itu, beras juga mengandung protein, vitamin

(terutama pada bagian aleuron), mineral, dan air. Pati beras tersusun dari dua

polimer karbohidrat yaitu amilosa (pati dengan struktur tidak bercabang) dan

amilopektin (pati dengan struktur bercabang dan cenderung bersifat lengket).

Page 29: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

17

Universitas Indonesia

Perbandingan komposisi kedua golongan pati ini sangat menentukan warna

(transparan atau tidak) dan tekstur nasi (lengket, lunak, keras, atau pera). Ketan

hampir sepenuhnya didominasi oleh amilopektin sehingga sangat lekat, sementara

beras pera memiliki kandungan amilosa melebihi 20% yang membuat butiran

nasinya terpencar-pencar (tidak berlekatan) dan keras.

Warna beras yang berbeda-beda disebabkan karena perbedaan gen yang

mengatur warna aleuron, warna endospermia, dan komposisi pati pada

endospermia[24]. Saat ini, konsumsi beras berwarna, seperti beras merah dan

beras hitam, meningkat pesat karena kandungan fungsionalnya yang baik untuk

kesehatan. Kandungan yang dimaksud adalah anthocyanin, yaitu sebuah gugus

dari flavonoid yang menyebabkan beras berwarna merah atau hitam. Anthocyanin

ini dikenal di dunia kesehatan karena dapat berperan sebagai antioksidan[16-18].

Hasil penelitian Min-Kyoung Kim[11] dan M.T. Le[13] menunjukkan bahwa

cyanidin-3-glucoside (C3G) merupakan bagian terbesar dari kandungan

anthocyanin dalam beras hitam.

Page 30: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

18 Universitas Indonesia

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dengan variabel yang akan dipergunakan adalah

konsentrasi ekstrak sekam beras hitam dan waktu perendaman. Adapun urutan

penelitian dapat dilihat pada diagram alir yang ada pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Diagram alir Penelitian.

Mulai

PersiapanBahan

EkstraksiSekam Beras Hitam

Uji Absorbansi(UV-Vis Spektrometer)

PembuatanLarutan 1M HCl

Pembuatan Spesimen

Larutan 1M HClTanpa Inhibitor

Larutan1M HCl + 500ppm ekstrak

Larutan1M HCl + 1000ppm ekstrak

Larutan1M HCl + 2000ppm ekstrak

UjiPerendaman(variasiwaktu 2, 4, 6, 8,

10, 12, 14 hari)

Pengukuran Laju Korosi(weight loss)

Polarisasi(blanko dan Optimum

konsentrasi)

Kurva Polarisasi

Data HasilPengujian

Analisa dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Page 31: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

19

Universitas Indonesia

3.1 PERSIAPAN SAMPEL

3.1.1 Ekstraksi Sekam Beras Hitam

Sekam beras hitam seberat 25 gr yang dipakai dalam penelitian ini

berasal dari sebuah penggilingan padi di kota Karanganyar. Sekam yang

telah bersih dari kotoran tersebut dimasukkan sedikit demi sedikit ke

dalam gelas ukur yang berisi 800 mL ethanol 70% yang telah mengalami

proses pemanasan awal 60°C. Setelah itu, keduanya dipanaskan lagi pada

temperatur 60°C selama 15 menit. Setelah dingin, campuran tersebut

disaring dengan kertas saring whatman no.1 untuk memisahkan filtrat

yang terbentuk. Lalu, dilakukan proses pemisahan bahan aktif sekam dari

pelarutnya dengan cara dipanaskan sampai temperatur 79°C. Kemudian

ekstrak yang didapatkan diuji absorbansi nya dengan menggunakan UV-

Vis Spektrofotometer.

3.1.2 Penyiapan Sampel Logam

Prosedur Persiapan Sampel, mengacu pada ASTM G1 – 03, “Standard

Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens”[25].

a. Peralatan dan Bahan

1. Material yang akan di uji (mild steel, ketebalan 1 mm)

2. Mesin potong

3. Mesin dan kertas amplas grid 600, 800, 1000 dan 1200.

4. Mesin bor 3 mm

5. Neraca analitik

b. Penyiapan sampel

1. Potong plat baja dengan ukuran 5 x 2.5 cm untuk sampel uji weight

loss, dan 1 x 1 cm untuk sampel uji polarisasi,

2. Buat lubang pada ujung plat dengan mata bor 3 mm untuk sampel uji

weight loss,

3. Bersihkan kotoran – kotoran minyak, lemak dan grease yang

menempel pada plat dengan menggunakan degreaser atau alkali

cleaning,

Page 32: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

20

Universitas Indonesia

4. Bersihkan karat yang terdapat pada permukaan plat dengan merendam

didalam HCl 33% pada temperature 20 -30 °C selama 1 menit,

5. Haluskan permukaan plat dengan amplas grid 600, 800, 1000 dan

1200 hingga permukaan plat benar – benar halus dan rata,

6. Bilas plat dengan aquades hingga bersih dan keringkan dengan udara

panas, dan

7. kemudian simpan di dalam desikator.

Gambar 3.2. Sketsa sampel weight loss

3.1.3 Pembuatan Larutan HCl 1 M dan Penambahan Ekstrak Sekam

a. Peralatan dan bahan

1. HCl 37% PA grade

2. Labu takar 1000 ml

3. Pipette volume

4. Beaker glass 1000 ml

5. Aquades

b. Prosedur pembuatan larutan HCl 1M

1. Siapkan labu takar yang bersih dan kering,

2. Siapkan 550 ml aquades dalam beaker glass,

3. Tuang sebagian aquades kedalam labu takar,

4. Pipet 50 ml HCl 37% dan tuangkan ke dalam labu takar yang telah

diisi aquades,

5 cm

2.5cm

Page 33: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

21

Universitas Indonesia

5. Tuangkan sisa aquades kedalam labu takar hingga ke garis batas,

6. Tutup labu takar dan kocok agar larutan homogen.

c. Penambahan ekstrak sekam ke dalam larutan HCl 1M

1. Tuangkan HCl 1 M ke dalam beaker glass

2. Tambahkan ekstrak sekam beras hitamdengan komposisi bervariasi

(lihat table 3.1)

3. Aduk larutan selama 5 menit dengan cara manual ataupun

menggunakan magnetic stirrer

4. Komposisi larutan diperlihatkan pada Table 3.1 sebagai berikut :

Tabel 3.1. Komposisi campuran ekstrak sekam beras hitam dan 1M HCl

NoKonsentrasi

Ekstrak Sekam(ppm)

KebutuhanHCl 1M

(mL)Ekstrak Sekam

(mL)1 0 600 02 500 600 0.33 1000 600 0.64 2000 600 1.2

d. Prosedur pengujian pH menggunakan pH meter atau universal indicator

(sebelum dan sesudah injeksi inhibitor).

Page 34: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

22

Universitas Indonesia

3.2 PROSEDUR PENGUJIAN

3.2.1 Uji Perendaman dan Penghitungan Laju Korosi

Dalam pengujian ini, kupon-kupon mild steel yang telah disiapkan

ditimbang sebelum proses perendaman, dan dicatat sebagai berat awal masing-

masing kupon. Setelah diikat dengan tali pada lubangnya, kupon-kupon tersebut

dicelupkan masing-masing ke dalam wadah yang telah diberi tanda sesuai dengan

konsentrasi ekstrak sekam (0, 500, 1000, dan 2000 ppm) dan lama

perendamannya (2, 4, 6, 8, 10, 12, dan 14 hari). Setelah mengalami perendaman

selama waktu yang telah ditentukan, kupon-kupon tersebut dibersihkan,

dikeringkan, dan ditimbang kembali untuk mendapatkan berat akhir setelah

perendaman.

Kecepatan korosi yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan rumus

sebagai berikut[25] :

CR = (87.6 x W)/(D x A x T) (3.1)

Dimana : CR = kecepatan korosi, mmpyW = berat yang hilang, mgD = density, gr/cm3

A = luas permukaan specimen, cm2

T = waktu pencelupan, jam

Effisiensi dari Inhibitor dapat ditentukan dari rumus di bawah ini[20] :

IE = {(W0-W)/W0 }x100% (3.2)

Dimana : IE = Inhibitor efficiency, %,W0 = berat yang hilang tanpa inhibitor, grW = berat yang hilang dengan adanya inhibitor, gr

Surface Coverage dari adsorpsi isothermal Langmuir dihitung dengan

menggunakan persamaan :

Θ= (W0- W)/W0 (3.3)

Dimana : θ = Surface coverage,W0 = berat yang hilang tanpa inhibitor, grW = berat yang hilang dengan adanya inhibitor, gr

Page 35: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

23

Universitas Indonesia

3.2.2 Pengujian Polarisasi

Prosedur pengujian potensial polarisasi pada injeksi corrosion inhibitor

yang menghasilkan penurunan laju korosi yang optimal mengacu kepada ASTM

G5, Standard Reference Test Method for Making Potentiostatic and

Potentiodinamic Anodic Polarization Measurement[26].

a. Peralatan

1. Bak (chamber) terdiri atas: elektroda uji, elektroda bantu, pipa kapiler

dengan jembatan penghubung dengan elektroda referensi, saluran

masuk dan keluar gas serta termometer.

2. Potentiostat

3. Peralatan (instruments) pengukur potensial.

4. Peralatan (instruments) pengukur arus.

5. Sirkuit polarisasi anoda.

6. Pegangan elektroda.

7. Elektroda yang terdiri atas: elektroda kerja (material uji), elektroda

bantu dan elektroda referensi.

b. Prosedur percobaan.

1. Tuangkan larutan HCl 1M ke dalam sel polarisasi yang bersih dan

kering.

2. Pasang elektroda bantu (platina), jembatan garam, dan komponen-

komponen yang lain kemudian isi jembatan garam dengan larutan.

3. Persiapkan elektroda kerja, haluskan dengan amplas. Amplas ulang

dengan amplas halus hingga goresan-goresan hilang.

4. Hitung luas permukaan elektroda

5. Pasang dalam pegangan elektroda (electrode holder).

6. Bersihkan permukaan elektroda dengan degreaser kemudian bilas

dengan aquades.

7. Pasang specimen kedalam sel penguji dan atur probe jembatan garam

dengan jarak 2 mm atau 2 kali diameter tip.

8. Baca potensial sirkuit terbuka sebagai potensial korosi setelah 55

menit perendaman.

Page 36: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

24

Universitas Indonesia

9. Scan potensial:

- Mulai scan potensial atau tunggu setelah satu jam perendaman

spesimen. Berawal dari potensial korosi (Ecorr) untuk pengukuran

potensiodinamik. Lanjutkan hingga + 1.6 V terhadap elektroda

standar kalomel.

- Pada metoda potensiodinamik, lakukan potensiostatik dengan laju

50 mV setiap 5 menit. Catat arus pada voltase pada saat akhir

tahapan lima menit. Tahapan ini diulang hingga potensial 1.6 V

SCE.

- Plot kurva polarisasi

Gambar 3.3. Skematik uji polarisasi.

Elek

trod

ast

anda

r

Ele

ktro

daba

ntu

Elektroda kerja

Jembatantan garamgaram

PotentiostatWA

u SC

Selpolarisasi

Page 37: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

25 Universitas Indonesia

BAB IV

HASIL PENELITIAN

4.1 UJI PERENDAMAN ( IMMERSION TEST )4.1.1 Foto Uji Perendaman

Gambar 4.1. Foto uji perendaman.

4.1.2 Foto Sampel Setelah Perendaman

(a) (b) (c) (d)

Gambar 4.2. Perbandingan visual dari sampel yang telah direndam dalam 1M HCldengan variasi konsentrasi ekstrak sekam;(a) tanpa inhibitor setelah 10 hari; (b)500 ppm setelah 14 hari; (c) 1000 ppm setelah 14 hari; (d) 2000 ppm setelah 14

hari.

Page 38: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

26

Universitas Indonesia

4.1.3 Data Uji Perendaman

Hasil penimbangan kupon-kupon mild steel dapat dilihat pada Tabel 4.1

sampai table 4.4 sebagai berikut :

Tabel 4.1. Berat Kupon-kupon Mild Steel dalam 1M HCltanpa inhibitor.

No. Kupon W awal(gr)

W akhir(gr)

D(gr/cm3)

A(cm2)

T(day)

52a 5.92 5.53 7.87 17.01 252b 6.10 5.60 7.87 17.01 253a 5.64 4.70 7.87 17.01 453b 5.90 4.80 7.87 17.01 454a 5.30 3.71 7.87 17.01 654b 5.70 3.74 7.87 17.01 655a 5.34 3.03 7.87 17.01 855b 5.75 3.05 7.87 17.01 856a 5.80 2.55 7.87 17.01 1056b 5.76 2.33 7.87 17.01 1057a 5.78 1.84 7.87 17.01 1257b 5.76 1.83 7.87 17.01 1258a 6.14 1.24 7.87 17.01 1458b 6.04 1.32 7.87 17.01 14

Tabel 4.2. Berat Kupon-kupon Mild Steel dalam 1M HCldengan 500 ppm ekstrak sekam.

No. Kupon W awal(gr)

W akhir(gr)

D(gr/cm3)

A(cm2)

T(day)

15a 6.11 6.01 7.87 17.01 215b 6.08 5.80 7.87 17.01 216a 4.88 4.63 7.87 17.01 416b 5.23 4.62 7.87 17.01 417a 5.06 4.31 7.87 17.01 617b 5.11 4.33 7.87 17.01 618a 5.40 4.33 7.87 17.01 818b 5.35 4.35 7.87 17.01 819a 5.54 3.55 7.87 17.01 1019b 5.57 3.82 7.87 17.01 1020a 5.41 3.01 7.87 17.01 1220b 5.45 3.01 7.87 17.01 1221a 5.96 2.83 7.87 17.01 1421b 6.01 2.81 7.87 17.01 14

Page 39: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

27

Universitas Indonesia

Tabel 4.3. Data Kehilangan Berat Mild Steel dalam 1M HCldengan 1000 ppm ekstrak sekam.

No. Kupon W awal(gr)

W akhir(gr)

D(gr/cm3)

A(cm2)

T(day)

1a 6.19 6.11 7.87 17.01 21b 6.15 6.12 7.87 17.01 22a 5.75 5.57 7.87 17.01 42b 5.82 5.75 7.87 17.01 43a 5.69 5.43 7.87 17.01 63b 5.76 5.44 7.87 17.01 64a 5.75 5.06 7.87 17.01 84b 5.67 5.11 7.87 17.01 85a 5.88 4.80 7.87 17.01 105b 5.76 4.80 7.87 17.01 106a 5.75 3.76 7.87 17.01 126b 5.64 3.77 7.87 17.01 127a 5.84 3.59 7.87 17.01 147b 5.82 3.55 7.87 17.01 14

Tabel 4.4. Data Kehilangan Berat Mild Steel dalam 1M HCldengan 2000 ppm ekstrak sekam.

No. Kupon W awal(gr)

W akhir(gr)

D(gr/cm3)

A(cm2)

T(day)

8a 5.87 5.83 7.87 17.01 28b 5.90 5.86 7.87 17.01 29a 6.10 5.97 7.87 17.01 49b 6.12 6.05 7.87 17.01 410a 5.62 5.53 7.87 17.01 610b 5.75 5.51 7.87 17.01 611a 5.71 5.34 7.87 17.01 811b 5.69 5.50 7.87 17.01 812a 6.05 5.61 7.87 17.01 1012b 6.02 5.64 7.87 17.01 1013a 5.54 4.85 7.87 17.01 1213b 5.53 4.84 7.87 17.01 1214a 6.07 5.09 7.87 17.01 1414b 6.09 5.07 7.87 17.01 14

Page 40: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

28

Universitas Indonesia

4.2 DATA UJI POLARISASI

Pengujian polarisasi telah dilaksanakan di Lab. Korosi, Departemen

Teknik Metalurgi dan material untuk sampel tanpa inhibitor dan sampel dengan

inhibitor 2000 ppm.

Gambar 4.3. Kurva Polarisasi pada larutan 1M HCl tanpa inhibitor.

Gambar 4.4. Kurva Polarisasi pada larutan 1M HCl dengan inhibitor 2000 ppm.

Page 41: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

29

Universitas Indonesia

Tabel 4.5. Parameter polarisasi

LarutanEcorr

(mV)Icorr

(μA/cm2)βa

(mV/dec)βc

(mV/dec)CR

(mpy)1M HCl -478.0 603.0 96.5 183.5 98.33

1M HCl +2000ppm ekstrak

sekam-461 183.0 78.8 155.9 29.90

4.4 DATA UJI ABSORBANSI EKSTRAK SEKAM BERAS HITAM

Hasil pengujian absorbansi ekstrak sekam, yang dilakukan dengan

menggunakan UV-vis Spektrofotometer yang ada di Laboratorim Afiliasi Teknik

Kimia UI, dapat dilihat sebagaimana Gambar 4.5 sebagai berikut :

Gambar 4.5. Hasil Uji Absorbansi ekstrak sekam beras hitam denganmenggunakan UV-Vis Spektrofotometer.

Jumlah kandungan antosianin atau Total anthocyanin content per sample

(TAC, mg/kg ) dianggap sebagai cyanidin 3-glucoside dan dihitung dengan

menggunakan persamaan yang dikemukakan oleh Abdel Aal, sebagai berikut[27]:

C = (A/ε) × (vol/1,000) × MW × (1/sample wt) × 106 (4.1)

Dimana C adalah konsentrasi dari total antosianin (mg/kg), A adalah absorbansi

yang terbaca pada λ535, εadalah molar absorptivity (C3G = 25,965 /M.cm), Vol

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 200 400 600 800 1000

Wavelength, nm

Abs

orba

nsi

535

0.02

Page 42: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

30

Universitas Indonesia

adalah total volume dari ekstrak antosianin (mL), dan MW adalah berat molekul

dari cyanidin 3-glucoside = 449.

Dalam pengujian ini, dimana sekam yang digunakan 25 gr, ekstrak yang

diperoleh 240 ml, serta absorbansi pada λ535 yang terbaca adalah 0.02, maka

persamaan di atas dapat dituliskan menjadi :

C = (0.02/25,965) × (240/1,000) × 449 × (1/25) × 106

= 3.320 mg/kg

Jadi dengan menggunakan metode yang dikemukaan oleh Abdel-Aal di

atas didapatkan jumlah kandungan antosianin dalam sekam sebesar 3.320 mg/kg

atau 33.20 mg/100g. Hasil di atas menunjukkan bahwa proses ekstraksi yang

dilakukan masih belum maksimal bila dibandingkan dengan proses ekstraksi yang

dilakukan oleh Sompong[18] yang mendapatkan 244.83 mg antosianin dalam

setiap 100 gr beras hitam china.

Page 43: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

31 Universitas Indonesia

BAB V

PEMBAHASAN

Penelitian mengenai pengaruh penambahan inhibitor dari ekstrak sekam

beras hitam ini telah dilakukan terhadap baja karbon dengan pada lingkungan 1M

HCl. Hasil dari penelitian dilakukan analisa sebagai berikut.

5.1 KOROSIFITAS LINGKUNGAN

Dengan memasukkan nilai Ecorr dan pH yang didapatkan ke dalam diagram

Pourbaix, maka korosifitas larutan terhadap logam bisa diprediksi sebagai berikut:

Gambar 5.1. Diagram Pourbaix Fe dengan dan tanpa ekstrak sekam.

Pada Tabel 4.5 terlihat peningkatan nilai Ecorr yang disebabkan oleh

penambahan 2000 ppm ekstrak sekam, yaitu dari -478 mV menjadi -461 mV. Hal

ini menunjukkan bahwa dengan penambahan 2000 ppm ekstrak sekam akan

menggeser nilai Ecorr ke atas (lebih positif). Meskipun demikian, pada diagram

pourbaix, sebagaimana terlihat pada Gambar 5.1, penambahan 2000 ppm ekstrak

sekam tersebut tetap tidak merubah tingkat korosifitas fluida, dimana keduanya

masih berada pada zona korosif.

TanpaInhibitor

DenganInhibitor

Page 44: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

32

Universitas Indonesia

5.2 PENGARUH KONSENTRASI EKSTRAK SEKAM DAN WAKTUPERENDAMAN TERHADAP LAJU KOROSI

Dalam Uji perendaman digunakan variasi konsentrasi dan waktu

perendaman, dimana untuk masing-masing kondisi pengujian menggunakan dua

buah sampel yang kemudian diambil harga rata-ratanya. Hasil pengujian

perendaman yang berkaitan dengan parameter korosi logam mild steel dalam

lingkungan 1M HCl dengan dan tanpa penambahan ekstrak sekam dapat dilihat

pada Tabel 5.1. Nilai laju korosi (corrosion rate, CR) dihitung menggunakan

persamaan 3.1.

Tabel 5.1. Pengaruh konsentrasi ekstrak sekam dan waktu perendaman terhadapLaju Korosi Mild Steel dalam 1M HCl.

WaktuPerendaman

( hari )

Laju Korosi ( mpy )

blanko 500ppm 1000ppm 2000ppm

2 0.15 0.07 0.02 0.014 0.18 0.07 0.02 0.026 0.20 0.09 0.03 0.028 0.22 0.09 0.05 0.0210 0.23 0.13 0.07 0.0312 0.23 0.14 0.11 0.0414 0.24 0.16 0.11 0.05

Agar lebih mudah dianalisa, maka data laju korosi (Corrosion Rate, CR)

yang telah didapatkan dengan perhitungan di atas dapat disajikan dalam bentuk

grafik pada Gambar 5.2. Pada Gambar 5.2 tersebut terlihat dengan jelas bahwa

penambahan ekstrak sekam akan menurunkan laju korosi mild steel dalam 1M

HCl dan dengan semakin tingginya konsentrasi ekstrak sekam, laju korosinya pun

akan semakin rendah.

Selain itu, dari Gambar 5.2 juga terlihat bahwa dengan berjalannya waktu

perendaman, laju korosi juga akan cenderung meningkat. Hal ini mengindikasikan

pudarnya interaksi antara antosianin (dalam ekstrak sekam) dengan permukaan

logam. Kondisi paling optimum dari pengujian ini tercapai pada penambahan

2000 ppm ekstrak sekam dimana nilai terendah dari laju korosi yang dicapai

adalah 0.01 mpy.

Page 45: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

33

Universitas Indonesia

Gambar 5.2. Pengaruh Konsentrasi ekstrak sekam dan Waktu perendamanterhadap Laju korosi.

5.3 PENGARUH KONSENTRASI EKSTRAK SEKAM DAN WAKTUPERENDAMAN TERHADAP EFISIENSI INHIBISI EKSTRAKSEKAM

Hasil pengujian perendaman yang berkaitan dengan efisiensi

penghambatan korosi logam mild steel dalam lingkungan 1M HCl dengan

penambahan ekstrak sekam dapat dilihat pada Tabel 5.2 dan Gambar 5.3 di bawah

ini. Nilai Effisiensi inhibisi dihitung menggunakan persamaan 3.2.

Tabel 5.2. Pengaruh konsentrasi ekstrak sekam dan waktu perendaman terhadapeffisiensi penghambatan korosi korosi Mild Steel dalam 1M HCl.

WaktuPerendaman

( hari )

Effisiensi Inhibisi ( % )

500ppm 1000ppm 2000ppm

2 57.3 87.6 91.04 57.8 87.6 90.26 56.9 83.7 90.78 58.7 75.0 88.810 44.0 69.5 87.712 38.5 51.0 82.514 34.2 53.0 79.2

0.0

0.1

0.1

0.2

0.2

0.3

2 4 6 8 10 12 14

Laju

Koro

si,m

py

Waktu perendaman, hari

Pengaruh konsentrasi inhibitor dan waktu perendamanterhadap Laju Korosi

tanpa inhibitor

500ppm sekam

1000ppm sekam

2000ppm sekam

Page 46: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

34

Universitas Indonesia

Gambar 5.3. Grafik hubungan efisiensi inhibisi terhadap waktu perendaman.

Grafik hubungan efisiensi inhibisi terhadap waktu perendaman, yang

terlihat pada Gambar 5.3, menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi sekam

yang ditambahkan akan meningkatkan nilai efektifitas penghambatannya. Selain

itu, dari Gambar 5.3 tersebut juga terlihat bahwa nilai efektifitas

penghambatannya cenderung stabil sampai batas waktu tertentu yang dipengaruhi

oleh konsentrasi sekam. Semakin tinggi konsentrasi sekam akan semakin lama

pula batas waktu dimana efektifitas penghambatannya relative stabil.

Dari Tabel 5.2 didapatkan Nilai Efektifitas maksimum yang dicapai adalah

91% pada konsentrasi optimum 2000 ppm ekstrak dan waktu perendaman enam

hari. Fenomena stabilnya efektifitas inhibisi 2000ppm ekstrak sampai enam hari

tersebut dimungkinkan adanya adsorpsi yang kuat dari kandungan antosianin

dalam sekam ke permukaan logam.

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

2 4 6 8 10 12 14

500ppm 1000ppm 2000ppm

Efis

iens

iInh

ibis

i,%

Waktu, hari

Page 47: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

35

Universitas Indonesia

5.4 LANGMUIR ADSORPTION ISOTHERM

Dalam lingkungan asam, inhibitor akan mengalami proses adsorpsi pada

permukaan logam sebelum menurunkan laju korosi yang terjadi. Fenomena

adsorpsi tersebut dapat digambarkan dengan persamaan :

Inhaq + x H2Oads Inhads + xH2Oaq

Ketika tercapai proses kesetimbangan sebagaimana digambarkan oleh persamaan

di atas, maka dimungkinkan untuk menggambarkannya dalam bentuk kurva

adsorpsi isotermal. Langmuir menggambarkan hubungan antara surface coverage

(θ) dengan konsentrasi inhibitor (Cinh) sebagai berikut :

Cinh/θ= 1/Kads + Cinh dengan Kads= 1/C(H2O) exp(-∆Gads/RT)

Dimana Cinh adalah konsentrasi, Kads adalah konstanta keseimbangan adsorpsi, θ

adalah surface coverage, dan ΔGads adalah standard adsorption free energy.

Dengan memasukkan data weight-loss (pada waktu yang optimum, yaitu

enam hari) ke dalam persamaan 3.3, didapatkan hubungan antara rasio

konsentrasi/surface coverage (θ/Cinh) dan konsentrasi inhibitor (Cinh) sebagaimana

dapat dilihat pada Gambar 5.4 di bawah ini.

Gambar 5.4. Grafik Langmuir isotherm pada hari ke enam perendaman mild steeldalam larutan 1M HCl.

Dari Gambar 5.4 di atas, didapatkan nilai Correlation coeffisien, R2 = 0.989 dan

slope = 0.902. Nilai correlation coefficient (0.989) dan slope (0.902) yang tinggi

y = 0.902x + 0.000R² = 0.989

0

500

1000

1500

2000

2500

0 500 1000 1500 2000 2500Rasio

Kons

entr

asii

nhib

itor/

surfa

ceco

vera

ge,C

inh/θ

(ppm

)

Konsentrasi inhibitor, Cinh (ppm)

Langmuir Isoterm

Page 48: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

36

Universitas Indonesia

tersebut menunjukkan bahwa proses adsorpsi ekstrak sekam ke permukaan logam

memenuhi Langmuir adsorption isotherm. Dan hal tersebut semakin memperkuat

dugaan terjadinya proses phisysorption molekul antosianin dalam sekam ke

permukaan logam mild steel.

Pada Gambar 5.3 juga terlihat kecenderungan efektifitas penghambatan

ekstrak sekam terhadap korosi mild steel dalam media 1M HCl yang menurun

setelah melewati waktu optimal (6 hari). Hal ini menandakan pudarnya efek

inhibisi akibat putusnya interaksi antara ekstrak sekam dengan permukaan logam

mild steel.

Page 49: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

37

Universitas Indonesia

5.5 EKSTRAPOLASI TAFEL

Hasil uji polarisasi yang telah dilakukan terhadap sample dalam larutan

1M HCl tanpa inhibitor (blangko) dan dengan penambahan ekstrak sekam

2000ppm, digabung agar proses pembandingan keduanya menjadi lebih mudah.

Gambar 5.5 di bawah ini merupakan kurva gabungan hasil polarisasi korosi mild

steel dengan dan tanpa inhibitor sekam.

Gambar 5.5. Kurva Polarisasi logam mild steel pada larutan 1M HCl dengan dantanpa penambahan ekstrak sekam.

Dari kurva polarisasi yang terlihat pada Gambar 5.5 di atas, dapat

ditunjukkan bahwa dengan penambahan 2000 ppm ekstrak sekam terjadi

penurunan rapat arus dari 603 µA/cm2 menjadi 183 µA/cm2 . Hal ini semakin

membuktikan bahwa penambahan ekstrak sekam pada media 1M HCl dapat

menurunkan laju korosi logam mild steel sebagaimana ditunjukkan oleh hasil

pengujian weight loss.

Page 50: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

38

Universitas Indonesia

Selain itu, dari Gambar 5.5 juga terlihat adanya penurunan rapat arus dari

603 µA/cm2 menjadi 183 µA/cm2. Hal tersebut dipengaruhi oleh penurunan nilai

βa dan βc akibat penambahan 2000 ppm ekstrak sekam. Perubahan nilai βa dan βc

tersebut menunjukkan bahwa adsorpsi senyawa antosianin mempengaruhi

dissolusi logam di anoda sekaligus evolusi hidrogen di katoda.

Penurunan nilai βa dari 96.5 mV/dec menjadi 78.8 mV/dec

mengindikasikan bahwa proses dissolusi logam Fe di anoda mengalami

penghambatan dengan adanya penambahan ekstrak sekam. Bagian logam yang

bermuatan positif (karena melepaskan elektron) dan molekul antosianin yang juga

bermuatan positif berinteraksi secara tidak langsung dengan adanya adanya ion

negatif Cl- (dalam larutan) yang bertindak sebagai penghubung (bridge). Ion

negatif Cl- tersebut ter-adsorb ke atas permukaan logam di satu sisi, sementara di

sisi lain juga mengikat bagian dari molekul antosianin yang bermuatan positif.

Proses adsorpsi dari inhibitor yang bermuatan positif ke atas permukaan logam

yang juga bermuatan positif dengan adanya ion negatif ini disebut synergistic

adsorption (adsorpsi sinergis).

Di samping terjadi penghambatan anodik sebagaimana dibahas di atas,

penghambatan katodik juga terindikasi dengan adanya penurunan nilai βc yang

terlihat pada Gambar 5.5 atau Tabel 4.5. Penghambatan pada reaksi katodik ini,

mungkin disebabkan karena adanya adsorpsi molekul antosianin yang bermuatan

positif ke bagian permukaan logam yang bermuatan negatif. Fenomena

penghambatan katodik ini juga terindikasi dari jumlah gas hidrogen yang terlihat

pada pengujian immersion, dimana jumlah gas hidrogen pada spesimen tanpa

inhibitor terlihat lebih banyak bila dibandingkan dengan spesimen uji dengan

penambahan inhibitor.

Pada Gambar 5.5 juga terlihat adanya pergeseran potensial korosi ke arah

yang lebih positif, yaitu dari -478.0 mV menjadi -461.0 mV. Hal tersebut

menunjukkan bahwa meskipun terjadi penghambatan pada kedua reaksi (anodik

dan katodik), ternyata penghambatan pada reaksi anodik lebih dominan.

Mekanisme penghambatan campuran (mixed type inhibitor) yang

ditunjukkan oleh ekstrak sekam beras hitam dalam penelitian ini, senada dengan

mekanisme yang ditunjukkan oleh ekstrak batang Karanj (Pongamia pinnata)[1],

Page 51: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

39

Universitas Indonesia

ekstrak daun Murraya koenigii[2], ekstrak batang Cyamopsis Tetragonaloba[3],

ekstrak daun Citrus aurantiifolia[4], ekstrak daun Ricinus Communis[5], ekstrak

akar Rauvolfia serpentina[6], dan ekstrak Black pepper[7] dalam penelitian-

penelitian sebelumnya. Oleh sebab itu, perilaku ekstrak sekam beras hitam ini

semakin memperkuat pernyataan bahwa pada umumnya inhibitor dari bahan

organik berperilaku sebagai mixed type inhibitor[8].

Page 52: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

40 Universitas Indonesia

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 KESIMPULAN

Dari hasil pengujian yang telah dilakukan terhadap ekstrak sekam beras

hitam sebagai corrosion inhibitor pada larutan 1M HCl dapat disimpulkan sebagai

berikut :

1. Ekstrak sekam beras hitam dapat digunakan sebagai corrosion inhibitor

pada lingkungan 1M HCl dengan efisiensi optimum 91% pada

penambahan 2000 ppm ekstrak dan dalam waktu perendaman enam hari,

2. Ekstrak sekam bertindak sebagai mixed type corrosion inhibitor dengan

inhibisi anodik yang lebih dominan, sehingga menyebabkan pergeseran

potensial korosi ke arah yang lebih positif, yaitu dari nilai -478.0 menjadi

-461.0 mV vs Reference.

6.2 SARAN

Ekstrak sekam beras hitam terbukti dapat menghambat korosi mild steel

dalam lingkungan 1M HCl. Meskipun demikian, agar penelitian berikutnya lebih

meningkat, terdapat hal-hal yang perlu dipertimbangkan sebagai berikut :

1. Inhibitor yang akan digunakan sebaiknya disimpan dengan baik karena

sangat rentan terhadap perubahan kondisi lingkungan,

2. Untuk menentukan ketepatan hasil, penambahan metode dan jumlah

pengujian perlu dilakukan.

3. Metode ekstraksi dan pengujian kandungan bahan dasar inhibitor

sebaiknya dilakukan untuk mendapatkan konsentrasi ekstrak yang tinggi

dan konsisten.

Page 53: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

41 Universitas Indonesia

DAFTAR REFERENSI

[1] A. Apriyantono, Peningkatan Produksi Padi Menuju 2020, Jakarta:Departemen Pertanian Republik Indonesia, 2008.

[2] G.H. Koch, M.P.H. Brongers, and N.G. Thompson, “Corrosion Cost andPreventive Strategies in The United States,” NACE International, 2002, pp.3-4.

[3] A.K. Olusegun, N.C. Oforka, and E.E. Ebenso, “The Inhibition of Mild SteelCorrosion in an Acidic Medium by the Juice of Citrus Paradisi (Grapefruit),”The Journal of Corrosion Science and Engineering, vol. 8, 2004, pp. 1-10.

[4] K.F. Khaled, “New Synthesized Guanidine Derivative as a Green CorrosionInhibitor for Mild Steel in Acidic Solutions,” Int. J. Electrochem. Sci., vol.3, 2008, pp. 462 - 475.

[5] R.A. Prabhu, T.V. Venkatesha, and A.V. Shanbhag, “Carmine and FastGreen as Corrosion Inhibitors for Mild Steel in Hydrochloric AcidSolution,” J. Iran. Chem. Soc., vol. 6, 2009, pp. 353-363.

[6] J.A. Selvi, S. Rajendran, V.G. Sri, A.J. Amalraj, and B. Narayanasamy,“Corrosion Inhibition by Beet Root Extract,” Electrochimica Acta, vol. 27,2009, pp. 1-11.

[7] E.E. Ebenso, N.O. Eddy, and A.O. Odiongenyi, “Corrosion inhibitiveproperties and adsorption behaviour of ethanol extract of Piper guinensis asa green corrosion inhibitor for mild steel in H2SO4,” African Journal ofPure and Applied Chemistry, vol. 2, 2008, pp. 107-115.

[8] K.P.V. Kumar, M.S.N. Pillai, and G.R. Thusnavis, “Green corrosioninhibitor from seed extract of Areca catechu for mild steel in hydrochloricacid medium,” Journal of Materials Science, vol. 46, 2011, pp. 5208-5215.

[9] N.O. Eddy, S.A. Odoemelam, and A.O. Odiongenyi, “Ethanol Extract ofMusa Species Peels as a Green Corrosion Inhibitor for Mild Steel : Kinetics,Adsorption and Thermodynamic Considerations,” Electronic Journal ofEnvironmental, Agricultural and Food Chemistry, vol. 8, 2009, pp. 243-255.

[10] A. Singh, I. Ahamad, and V.K. Singh, “Inhibition effect of environmentallybenign Karanj ( Pongamia pinnata ) seed extract on corrosion of mild steelin hydrochloric acid solution,” J Solid State Electrochem, vol. 15, 2011, pp.1087-1097.

[11] K. Min-Kyoung, K. Han-ah, K. Kwangoh, K. Hee-seon, Y.S. Lee, and K.Y.Ho, “Identification and quantification of anthocyanin pigments in coloredrice,” Nutrition Research and Practice, vol. 2, 2008, pp. 46-49.

Page 54: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

42

Universitas Indonesia

[12] S. Yafang, Z. Gan, and B. Jinsong, “Total phenolic content and antioxidantcapacity of rice grains with extremely small size,” Journal of AgriculturalResearch, vol. 6, 2011, pp. 2289-2293.

[13] M.T. Le and Y. Yang, “Morphological Characterization and PhytochemicalAnalysis of Pigmented Rice Cultivars from Diverse Regions,” AAESResearch Studies, vol. 540, 2005, pp. 77-86.

[14] S.-cheol Lee, J.-han Kim, S.-moon Jeong, J.-uk Ha, K.C. Nam, and D.U.Ahn, “Antioxidant Activity of Organic Solvent Extracts from Far Infrared-Treated Rice Hulls,” Food Science and Biotechnology, vol. 13, 2004, pp.172-175.

[15] P.N. Chen, S.C. Chu, H.L. Chiou, C.L. Chiang, S.F. Yang, and Y.S. Hsieh,“Cyanidin 3-Glucoside and Peonidin 3-Glucoside Inhibit Tumor CellGrowth and Induce Apoptosis In Vitro and Suppress Tumor Growth InVivo,” Nutrition and Cancer, vol. 53, 2005, pp. 232-243.

[16] F. Chemistry, “Antioxidant Activities of Purple Rice Bran Extract and ItsEffect on the Quality of Low-NaCl , Phosphate-Free Patties Made fromChannel Catfish ( Ictalurus punctatus ) Belly Flap Meat Introduction,”Journal of Food Science, vol. 74, 2009, pp. 268-277.

[17] S.H. Nam, S.P. Choi, M.Y. Kang, N. Kozukue, and M. Friedman,“Antioxidative , Antimutagenic , and Anticarcinogenic Activities of RiceBran Extracts in Chemical and Cell Assays,” Journal of Agricultural andFood Chemistry, vol. 53, 2005, pp. 816-822.

[18] R. Sompong, S. Siebenhandl-ehn, G. Linsberger-martin, and E. Berghofer,“Physicochemical and antioxidative properties of red and black rice varietiesfrom Thailand , China and Sri Lanka,” Food Chemistry, vol. 124, 2011, pp.132-140.

[19] P.B. Raja and M.G. Sethuraman, “Natural products as corrosion inhibitor formetals in corrosive media — A review,” Materials Letters, vol. 62, 2008,pp. 113 - 116.

[20] P.R. Roberge, Handbook of Corrosion Engineering, New York: McGraw-Hill, 2000.

[21] I. Kaneda, F. Kubo, and H. Sakurai, “Antioxidative Compounds in theExtracts of Black Rice Brans,” Journal of Health Science, vol. 52, 2006, pp.495-511.

[22] Yin Jin Yee, “Green Inhibitors for Corrosion Control : A Study on theInhibitive Effects of Extracts of Honey and Rosmarinus Officinalis L.(Rosemary),” University of Manchester Institute of Science and Technology,2004.

Page 55: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

43

Universitas Indonesia

[23] Z. Ahmad, “Corrosion Control by Inhibition,” Principles of CorrosionEngineering and Corrosion Control, Butterworth-Heinemann, 2006, pp.352-384.

[24] D. Suardi and I. Ridwan, “Beras Hitam, Pangan Berkhasiat yang BelumPopuler,” Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian, vol. 31, 2009,pp. 9-10.

[25] V.S. Bagotsky, Fundamentals of Electrochemistry, New Jersey: John Wiley& Sons, Inc., 2005.

[26] ASTM, “Standard Reference Test Method for Making Potentiostatic andPotentiodynamic Anodic,” Annual Book of ASTM Standards, ASTM, 1987,pp. 79-85.

[27] E.-S.M. Abdel-Aal and P. Hucl, “A Rapid Method for Quantifying TotalAnthocyanins in Blue Aleurone and Purple Pericarp Wheats,” CerealChemistry, vol. 76, 1999, pp. 350-354.

[28] M.A. Quraishi, A. Singh, V. Kumar, D. Kumar, and A. Kumar, “Greenapproach to corrosion inhibition of mild steel in hydrochloric acid andsulphuric acid solutions by the extract of Murraya koenigii leaves,”Materials Chemistry and Physics, vol. 122, 2010, pp. 114-122.

[29] S. Subhashini, R. Rajalakshmi, A. Prithiba, and A. Mathina, “CorrosionMitigating Effect of Cyamopsis Tetragonaloba Seed Extract on Mild Steel inAcid Medium,” Journal de Physique (main title), vol. 7, 2010, pp. 1133-1137.

[30] R. Saratha, S.V. Priya, and P. Thilagavathy, “Investigation of Citrusaurantiifolia Leaves Extract as Corrosion Inhibitor for Mild Steel in 1 MHCL,” E-Journal of Chemistry, vol. 6, 2009, pp. 785-795.

[31] R. Saratha, N. Kasthuri, and P. Thilagavathy, “Environment friendly acidcorrosion inhibition of mild steel by Ricinus communis Leaves,” DerPharma Chemica, vol. 1, 2009, pp. 249-257.

[32] P.B. Raja and M.G. Sethuraman, “Studies on the Inhibition of Mild SteelCorrosion by Rauvolfia serpentina in Acid Media,” Journal of MaterialsEngineering and Performance, vol. 19, 2010, pp. 761-766.

[33] M.A. Quraishi, D.K. Yadav, and I. Ahamad, “Green Approach to CorrosionInhibition by Black Pepper Extract in Hydrochloric Acid Solution,” TheOpen Corrosion Journal, 2009, pp. 56-60.

Page 56: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

44 Universitas Indonesia

LAMPIRAN 1

Sumber : NACE, CORROSION ENGINEER ’ S REFERENCE Third Edition,Houston: NACE International, 2002.

Page 57: UNIVERSITAS INDONESIA Pengaruh Penambahan …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20298315-T 30230-Pengaruh penambahan... · efekfitas penambahan ekstrak sekam beras hitam sebagai inhibitor

45

Universitas Indonesia

LAMPIRAN 2

Sumber : NACE, CORROSION ENGINEER ’ S REFERENCE Third Edition,Houston: NACE International, 2002.